(Foto: VCG)

Chinesische Wissenschaftler haben am Mittwoch einen Quantencomputer-Prototyp mit dem Namen "Jiuzhang 3.0" mit 255 detektierten Photonen vorgestellt und damit einmal mehr die Grenzen der photonischen Quantencomputertechnologie überschritten.

Unter der Leitung des renommierten chinesischen Quantenphysikers Pan Jianwei hat das Forschungsteam erfolgreich diese Leistung der Quanteninformatik vollbracht, wobei es bei der Lösung von Gaussian-Boson-Sampling-Problemen (GBS) eine Geschwindigkeit erreicht hat, die 10 Billiarden Mal höher ist als die der derzeit schnellsten Supercomputer der Welt.

Das Gaussian-Boson-Sampling, ein klassisch schwer lösbares Problem, wurde in dieser Studie verwendet, um eine hocheffiziente Methode zur Demonstration der Beschleunigung von Quantenberechnungen bei der Lösung einiger genau definierter Aufgaben zu bieten.

Die Studie wurde am Mittwoch Ortszeit Beijing online in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Lu Chaoyang, Mitglied des Forschungsteams und Professor an der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie, sagte, dass eine Reihe von Innovationen, darunter ein neu entwickeltes supraleitendes Nanodraht-Einzelphotonen-Detektionsschema mit faserschleifenbasierter Konfiguration, die Anzahl der detektierten Photonen für "Jiuzhang 3.0" auf 255 erhöht und damit die Komplexität der photonischen Quantenberechnung erheblich verbessert habe.

"Durch die Demultiplexierung von Photonen in Zeitabschnitte durch Verzögerungen haben wir die Fähigkeit zur Auflösung der Pseudo-Photonenzahl erreicht", fügte Lu hinzu.

Laut dem hochmodernen exakten klassischen Simulationsalgorithmus ist "Jiuzhang 3.0" eine Million Mal schneller bei der Lösung von GBS-Problemen als sein Vorgänger "Jiuzhang 2.0". Für die komplexesten GBS-Muster, die "Jiuzhang 3.0" in nur einer Mikrosekunde berechnen kann, würde der schnellste Supercomputer der Welt, "Frontier", mehr als 20 Milliarden Jahre benötigen.

Im Jahr 2021 entwickelte das von Pan geleitete Team den "Jiuzhang 2.0" mit 113 detektierten Photonen und ein programmierbares supraleitendes 66-Qubit-Quantencomputersystem mit dem Namen "Zuchongzhi 2.1", was China zum einzigen Land macht, das einen Quantenberechnungsvorteil auf zwei technischen Hauptwegen erreicht hat - einen über die photonische Quantenberechnungstechnologie und den anderen über die supraleitende Quantenberechnungstechnologie.

Die Erzielung eines Quantenberechnungsvorteils erfordere große Anstrengungen und einen langfristigen Wettbewerb zwischen klassischen Algorithmen und Quantenberechnungshardware, stellte das Team fest. Das Team geht davon aus, dass diese Arbeit einerseits die Forschung zu klassischen Simulationsalgorithmen anregen und andererseits durch sorgfältige Arbeit schrittweise verschiedene wissenschaftliche und technische Herausforderungen in der Forschung zur Quantenberechnung angehen werde. Letztendlich würden Quantencomputer eine Rechenleistung erreichen, die über die Möglichkeiten klassischer Computer hinausgehen und den Fortschritt in Wissenschaft und Technik vorantreiben.

Quelle: German.news.cn